轻烃扩散系数的研究及天然气运聚动平衡原理

本文系统地介绍了测定轻烃扩散系数的实验室工作及所取得的成果,分别建立了源岩层轻烃扩散运移和气藏通过盖层扩散的数学模型,从定量化的角度研究了扩散作用对地壳中天然气聚集状态的影响程度。在此基础上,提出了天然气运聚动平衡原理。

矿物质对热解影响的研究

作者选择沉积岩中常见的8种矿物,与有机质(干酪根)混合进行热解试验,以研究矿物质对有机质热解的影响。试验研究表明,这8种矿物中,石英、正长石、斜长石、方解石、白云石对热解基本没有影响;高岭石、伊利石、蒙脱石对热解色谱特征影响较大,与末加入矿物质的纯干酪根热解色谱相比,发生如下变化:(1)烯烃含量剧减;(2)大分子的烷烃减少;(3)小分子的烷基苯增加;(4)挥发性组份增加。

用裂变径迹研究地质热历史的方法及其在临清坳陷的应用

通过碎屑磷灰石中^(238)U裂变径迹的分析来研究沉积盆地地质热历史的实验方法,是基于裂变径迹在地质时间内受温度作用而发生退火的行为。对于几十百万年的时间,磷灰石中裂变径迹的退火温度约在70～125℃范围,这样的范围符合石油形成所需的古温度环境。分析的样品共20个,取自临清盆地某石油探井不同深度的岩心。用外探测器法测量了各样品的磷灰石裂变径迹表观年龄T,同时也测量了古径迹的水平投影长度分布。径迹的观测是用1500倍光学显微镜进行的。方法的精确度主要取决于古径迹数的多少和热中于通量的误差。测得的表观年龄T和古径迹相对平均投影长度P随井深的变化表明,在2100～4000m,T和P随井深增加而显著减小,这一井段就是磷灰石古径迹的退火带。在1600～2100米井段,T和P保持不变趋势,由此得出该井地层的原始年龄约为85百万年。所有样品的古径迹投影长度分布都呈单峰形状,故此地区没有发生过剧烈的古地温波动变化,地质环境比较稳定。对于多数样品,自发和诱发裂变径迹密度(ρ_8和ρ_i)之间的相关系数rsi大于0.8,这也表明了该井大部井段地层相对稳定。实验结果表明,测量古径迹投影长度是揭示古地温状况的一种有效而简单的方法。

天然气盖层实验研究及评价

盖层是烃类聚集的必要条件.排替压力则是评价盖层的关键参数.本文主要通过泥质岩的实验研究,着重分析了突破压力与突破时间的关系。根据它们之间一定的函数关系.提出了求取岩石排替压力的方法,并且通过实验和实际资料的研究提出了盖层分级评价的标准。

块状油页岩热解过程的研究——Ⅰ.热解反应动力学参数

对于抚顺及茂名沛页岩(粒径范围:0～60mm),利用单块页岩热解反应装置,以三种升温速率(1℃/min、2℃/min及5℃/min)进行了热解实验,得到了不同温度下热解总失重、页岩油收率、干馏气体收率及其组成等实验数据.考察了诸因素(粒度、升温速率、加热温度和载气流量)对热解过程的影响,发现加热温度、粒度以及升温速率是热解过程的主要影响因素.首次建立了包括传热因素在内的热解反应动力学模型,求得了块状页岩的热解总失重、热解出油及产气过程的动力学参数.结果表明:热解总失重、热解出油及产气过程的表观活化能分别约为105～120kJ/mol、125～165kJ/mol及100～120kJ/mol.

我国油页岩热性质研究——油页岩的热膨胀性能

用热机械仪研究了国内5种油页岩的热膨胀问题.根据所测得的数据,我国油页岩的热膨胀行为可以分成两类:(1)热膨胀率随温度的升高而递增(如桦甸、新疆、抚顺油页岩);(2)热膨胀率在温度升高过程中出现峰值(如黄县、茂名油页岩).但是,经过干燥处理后的试样,其热膨胀系数(α_(100)^(300)与温度呈线性关系.其中以桦甸油页岩的热膨胀系数为最大(α_(100)^(300)=210),茂名油页岩的热膨胀系数为最小α_(100)^(300)=14.5).试验发现,用水浸湿后的茂名油页岩具有奇特的热膨胀行为,在180～220℃时突然出现剧烈膨胀的现象.茂名油页岩在加热干燥时产生热崩碎的原因可能与这一奇特的热膨胀行为有关.这有待进一步研究.

油页岩压力热解的研究

利用压力差热仪分别对抚顺、茂名和美国Colorado油页岩进行压力热解实验,获得了这些岩样在压力分别为1.0×10~5,1.0×10~6、2.0×10~6、3.0×10~6、4.0×10~6、5.0×10~6和6.0×10~6Pa,升温速率为10℃/min条件下的DTA热解图谱,并讨论了压力对各岩样DTA热解曲线的影响.又通过对抚顺和Colorado油页岩及其热解固体产物进行有机碳和FT-IR光谱分析,对页岩有机质的压力热解机理做了初步探讨,从而解释了压力对油页岩热解的影响.

压力下生油岩的热解动力学研究

在实验室条件下,利用压力差热分析仪(DTA)分别对新疆和吉林两种生油岩做了压力热解实验.获得了试样在压力1～60atm、升温速率为10℃/min条件下的热解DTA图谱,并采用总包一级反应动力学模型的积分法和微分法求得了动力学参数。结果表明,压力对于酪根的热降解有阻滞作用,对其热解动力学参数有一定的影响,文中还提出了压力因子f——反映压力对热解的阻尼作用;建立了新的压力热解动力学模型,检验结果表明,模型计算值与实验数据吻合较好。

牙轮钻头浮动套轴承的机理研究

由于浮动套轴承的浮动套可以转动,降低了摩擦功率,从而可以提高牙轮钻头的转速。使浮动套转动的主要参数是浮动套的内、外间隙值。根据牙轮钻头轴固定,牙轮转动的工作特点,进行牙轮钻头浮动套轴承单元实验,发现按国内、外现用内小外大的间隙值配置参数,浮动套不会转动。通过对重载低速工况下的牙轮钻头浮动套轴承的润滑状态进行理论分析,得出属于混合润滑或边界润滑状态的结论。并证明全膜润滑状态下的浮动套轴承计算公式,不适用于牙轮钻头浮动套轴承,后者需考虑金属接触及弹性变形的影响,间隙配置应使外间隙远小于内间隙。实验结果与理论分析相一致。本文得出的间隙配置原则,可供牙轮钻头浮动套轴承设计使用。

铂锡重整催化剂再生过程的研究——2.烧炭速度与氧分压的关系

在对氧微分的流动式固定床反应器中,于1—25kPa 不同氧分压条件下,对525℃下重整催化剂和对630℃下催化裂化催化剂进行烧炭动力学研究,模拟出的动力学方程表明,重整催化剂上不同类型焦炭的燃烧速度与氧分压成0.55级关系,而催化裂化催化剂上焦炭燃烧速度与氧分压成0.75级关系。

2,5-双(烷基二硫代)-1,3,4-噻二唑抗腐蚀作用的研究

本文考察了2,5-二巯基-l,3,4-噻二唑(DMTD)几种衍生物防止铜受活性硫腐蚀的效果.首次用AES对DMTD衍生物在铜表面的情况进行了研究.结果表明,DMTD的烷基二硫代物抗腐蚀作用机理可能是在进行表面吸附化学反应时,S-S键断裂,DMTD核与铜表面反应生成抗腐蚀膜.

Born近似层析与Rytov近似层析对比研究

本文讨论了 Born 近似与 Rytov 近似的相互关系,并对地面反射、VSP、井间和四周观测系统在异常体速度与背景速度相差5%、10%以及15%的条件下,用这两种近似方法作了重建图像的实验。其结果表明,速度差低于10%时,无论 Born 近似或 Rytov 近似,更射层析均优于透射层析。此时,Rytov 近似的透射层析优势消失,这一结论与传统观点相悖。当速度差大于10%时,Rytov 近似透射层析优于 Born 近似。实验结果还说明,在地面激发、四周观测时,波动理论层析效果最佳,此点与射线理论是一致的。

茂名油页岩干燥问题的研究

茂名油页岩加热干燥时会产生热崩碎。本文采用热重仪和热机械仪研究了产生热崩碎的原因及其影响因素。试验表明,加热速率对热崩碎有明显的影响,并发现加热速率与页岩热崩碎点的含水量之间呈线性关系。此外,页岩块径愈小则愈不易发生崩碎。故茂名油页岩在干燥时主要是大块的页岩发生了崩碎。

煤压力热解的差热法研究

热解是多种煤转化技术的基础,研究煤的热解有助于煤的有效加工利用;而且煤的热解模拟实验方法是研究煤自然演化生油气过程地球化学特征的重要手段之一,对于寻找和鉴别煤型油气,估算煤型油气储量具有较大意义。中外学者对煤的热解进行了大量研究,实验大都是在常压下进行的。而当今一些煤的加工生产过程常常要在加压条件下进行,压力成为煤加压气化、加压液化等技术中的重要参数,但目前这方面的研究还较少,尚需做进一步的工作。本文利用压力差热分析仪(DTA)对煤样做了压力热解实验,根据所得煤样在一系列压力下的热解图谱,分析了压力对煤热解的影响,并对煤的压力热解机理进行了初步探讨。

磷灰石裂变经迹在地质时期退火规律的研究

取自华北临清拗陷深钻井中的磷灰石,其裂变径迹年龄从井浅部到底部递减,年龄由80Ma 减到1Ma。径迹发生退火的温度范围在75—127℃,比从实验室的退火结果并外推到距今10—30Ma 时对应的温度范围要窄得多。磷灰石中古裂变径迹的长度也随井温升高而减小,而磷灰石古径迹退火的各向异性却随井温升高而增大。

铂锡重整催化剂再生过程的研究——(4)铂的烧结作用

模拟常用的再生烧炭条件处理工业铂锡重整催化剂,考察了催化剂中铂的烧结规律。结果表明,在550℃含水的空气中焙烧处理,催化剂中氯含量显著下降,而铂分散度和脱氢活性却维持不变。当在同样条件的氮气中焙烧时,铂即发生显著的烧结,脱氢活性也相应减小。从热力学角度讨论了上述现象的原因。

铂锡重整催化剂再生过程研究——(3)烧炭过程的动力学参数

根据作者研究提出的重整催化剂上焦炭燃烧动力学方程,实验测得有关的速度常数、表观活化能和指前因子,并对催化剂上烧炭历程进行了讨论。计算了重整催化剂烧炭时的表面温升,可供生产参考。

颗粒半焦燃烧过程的动力学模型研究

本文对抚顺及茂名油页岩颗粒半焦的燃烧动力学作了研究。在实验证实它属于不变粒径的缩核反应的基础上,作者从理论上推得了包括燃烧过程中气膜层外扩散、灰份层内扩散及化学反应动力学三项阻力同时存在下的动力学模型。作者在IBM/PC-XT计算机上,采用Simplex优化法以烧燃时间的实测值与理论值偏差最小作为最佳目标,求得了上述两种油页岩半焦燃烧的各项动力学参数。实测数据与理论计算值吻合较好。作者还就上述三项阻力在燃烧过程中的变化作了分析。结果表明,在试验条件下,燃烧开始阶段属气膜层外扩散控制;其后,灰份层的扩散阻力逐步成为控制因素;而化学反应阻力在燃烧过程中所占比例较小,在高温燃烧时甚至可以忽略不计。文章还就燃烧速度与转化率的关系进行了分析,提出了半焦中有机碳的合理利用率。

用固体^(13)C核磁共振技术研究黄县褐煤的化学结构

应用高磁场(75.46MHz)固体^(13)C核磁共振仪与交叉极化,魔角自旋,旋转边带全抑制、偶极相移等核磁技术,对黄县褐煤的化学结构进行了研究。结合元素分析与一些含氧基团的化学分析,得出了碳、氢、氧在各种基团中的分布,并据此计算了芳碳率、芳氢率、芳氢取代率、未取代芳核氢碳比和平均结构单元芳环数等一系列化学结构参数。据此,提出了一个该褐煤有机质的假想化学结构模型。

块状油页岩热解过程的研究——Ⅱ.页岩块内部热传导过程

对于抚顺及茂名油页岩(粒径范围20～60mm),利用单块页岩热解反应器,以三种升温速率(1℃/min、2℃/min及5℃/min)进行了热解实验,得到了不同的温度下页岩内外温差实验数据。考察了粒度、升温速率等因素对页岩内部热传导过程的影响。利用热传导微分方程的分析解求得了页岩内部的温度分布,并同实验结果进行了比较,发现内部热传导过程是块状油页岩热解过程中的控制步骤。最后,利用反应动力学方程和热传导方程,求得了恒温下块状油页岩的热解反应时间,结果表明,热解反应时间与粒径的平方成正比。